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弱混合角是标准模型的基本物理参数之一。它联系了电磁相互作用和弱相互作用。在树图计算中，标准模型给出了弱混合角与其它电弱基本参数之间的严格关系;在高阶计算中，高阶效应可以通过顶点过程吸收到弱混合角的有效形式中。因此，精确测量弱混合角，无论对于精确检验现有模型还是新物理的寻找都具有重要的意义。 但是，弱混合角的实际测量精度却是所有电弱基本参数中最差的一个。目前精度最好的两次弱混合角测量来自于同为正反电子对撞实验的LEP和SLD。它们的相对测量精度，也仅达到千分之一而已。即使将全世界所有弱混合角的测量合并起来，相对误差也大于万分之六。而且，LEP与SLD给出的两个最精确结果的测量值之间还有巨大的偏差。综上所述，对于弱混合角急需新的高精度实验测量。 美国费米国家实验室的高能对撞机Tevatron是继LEP与SLD结果之后被物理学界认为最有利于测量弱混合角的实验。首先，它能产生大量的Z玻色子。Z玻色子的衰变是纯粹的弱相互作用，并且在末态存在空间不对称性。这个不对称性是严格被弱混合角控制的，因此很敏感。另外，Tevatron是质子-反质子对撞机。这种不对称的初态有利于规定一个物理方向，为测量末态的不对称性提供了巨大方便。 不过在强子对撞实验上进行精确测量要比预期困难得多。统计量严重受限、系统误差巨大，都是难以克服的问题。在过去的十五年中，Tevatron上两个主要探测器，D0和CDF都在不断尝试进行弱混合角的测量。但是测量精度始终无法接近LEP与SLD的水平。 这篇博士论文介绍了D0实验上对弱混合角的又一次测量。这次测量使用了D0探测器收集到的全部Z衰变到电子的数据。因为全部数据都已经使用并且Tevatron已经停止运行，因此这次测量也是最后的有可能在Tevatron上达到与LEP和SLD接近精度的仅存的三个测量之一（另外两个是D0Z→μμ全部数据测量和CDFZ→ee全部数据测量。CDF的Z→μμ测量由于它们的muon探测器几何尺寸太小而无法达到相应水平）。在这片论文的工作开始之前，预计最终误差仍然是远远差于LEP和SLD的结果。不过由于统计量和电子能量刻度水平的飞跃性提高，最终测量结果令人惊喜地达到了接近LEP与SLD的水平，成为最精确的从轻夸克得到的测量结果，也是第一次能够在强子对撞上实现了与LEP和SLD接近的精度。